Зона сжатия костной ткани

Янковский В. Э. Микроразрушение кости. Судебно-медицинская экспертиза. 2014;57(2):17-19.
Iankovskiĭ V. Microdestruction of the bone. Sudebno-Meditsinskaya Ekspertisa. 2014;57(2):17-19. (In Russ.).

Цель работы — выявление микротрещин в объеме костной ткани, окружающей перелом, и в деформированной кости при субкритических нагрузках. Изучали участки деформации кости и концевые участки отломков сломанных костей, из которых выпиливали костные блоки в продольном направлении из зон первичного разрыва костной ткани и зон долома в количестве более 300 штук. В костной ткани деформированных участков костей и в костной ткани отломков всегда обнаруживали микротрещины, соизмеримые со структурными образованиями кости. Эти трещины были застывшими следами предшествующей перелому деформации, свидетельствовали о значительном объеме разрушенной кости, а в ряде случаев указывали на вид внешнего воздействия твердого предмета — удар или медленный изгиб.

Общеизвестно, что костная ткань состоит из гексагональных кристаллов гидроксилапатита, заключенных в системы коллагеновых волокон. Элементарной ячейкой кости является остеон, или костная система, представляющая цилиндрическое образование, насчитывающее от 5 до 20 костных пластинок.

Промежутки между остеонами заполнены вставочными пластинками, представляющими остатки из лизированных в процессе развития кости остеонов. Эти образования соединены между собой гиперминерализованными линиями цементации [1]. С позиции учения о сопротивлении материалов костная ткань относится к композитным материалам с анизотропными свойствами, и разрушение ее происходит по тем же законам, что и небиологических объектов [2].

Разрушению образцов всегда предшествует пластическая деформация разной степени выраженности, что сопровождается дислокацией структурных образований. Если величина дислокации приблизится к 0,2 мкм [3], образовавшаяся микротрещина становится фиксированной с тенденцией к росту. В изотропном материале при осесимметричной деформации микротрещины образуются равномерно с тенденцией в направлении деформирования. После прекращения деформации возникшие микротрещины «закрываются» без признаков «внутреннего» разрушения. Далее деформация продолжается за счет увеличения количества трещин, их слияния и образования магистральной трещины, распространяющейся лавинообразно с нарушением целостности объекта.

Костная ткань взрослого человека относится к материалам, обладающим более хрупкими свойствами. При подробных макро- и метрических исследованиях участка сломанной кости не выявляют сколько-нибудь заметных признаков остаточной (пластической) деформации. Если при формировании перелома остаточная деформация не превышает 1%, то это позволяет отнести кость к материалам с хрупкопластическими свойствами [4].

При исследовании костной ткани из кости, подвергшейся подпороговой нагрузке, обнаруживают признаки остаточной деформации в виде большого количества микротрещин в области воздействия. Для их обнаружения использовали метод поверхностной декальцинации отшлифованных костных блоков, выпиленных из зоны деформации, с последующей непосредственной микроскопией с увеличением 28-192 [5]. Этот метод с небольшими модификациями применяется на кафедре при научных практических исследованиях уже около 30 лет. Исследование при подпороговых нагрузках и на сломанных костях описано в работе В.Э. Янковского и соавт. [6]. Обнаруженные трещины развивались на органном уровне (кость) — макротрещины и субмакротрещины, на уровне структурных элементов — микро- и субмикротрещины (внутриостеонные, внеостеонные, чрезостеонные), а на уровне вставочных пластинок — внутрипластинчатые, межпластинчатые, чрезпластинчатые. По ориентации трещины были продольными, косыми, поперечными; по форме разделились на прямолинейные, дугообразные, ломаные и волнистые.

В результате многолетнего изучения сломанной кости и изломов (поверхность перелома) и в соответствии с общепринятой в технике фрактологической терминологией оказалось целесообразным в переломе выделить 3 зоны: 1) зону первичного разрыва, 2) зону распространения, 3) зону долома. С судебно-медицинской точки зрения наиболее важными являются первая и третья, позволяющие определять, где кость подвергалась действию растягивающих напряжений, а где сжатию. Эти участки располагаются на противоположных поверхностях и указывают направление изгиба кости. Зоны первичного разрыва и долома характеризуются определенными и стойкими макроморфологическими признаками, выявляемыми при изучении перелома. На микрошлифах также обнаруживают трещины, свидетельствующие о виде разрушения на микроуровне.

В костной ткани, окружающей зону первичного разрыва, располагающуюся на стороне, противоположной воздействию для прямых переломов, и где костная ткань при деформации подвергается растяжению, преобладают линейные микротрещины поперечной ориентации — внутри- и чрезостеонные (рис. 1). Рисунок 1. Рис. 1. Продольный срез бедренной кости. Поперечный изгиб, зона разрыва, чрезостеонная поперечная микротрещина («Биолам», ув. 192).

В механике разрушения такие трещины получили название «трещины отрыва». Они образуются от действия нормальных растягивающих напряжений. При непосредственной микроскопии области первичного разрыва костной ткани нередко на 2-3 мм от плоскости магистральной трещины обнаруживают дополнительную микротрещину, по контуру параллельную магистральной (рис. 2). Рисунок 2. Рис. 2. Дополнительная микротрещина, возникшая в зоне первичного разрыва кости (стереомикроскоп МБС-10, ув. 16).

Кроме поперечных микротрещин, выявляли, но в меньшем количестве, линейные продольные трещины, располагающиеся поверхностно, под системой генеральных пластинок. Область локализации микротрещин по обе стороны от плоскости перелома при симметричном изгибе составляет 3-6 см.

Читайте также: Ткань лицевая часть которой покрыта мягким ворсом

На противоположной поверхности кости, т.е. в зоне долома, вид и расположение микротрещин зависит прежде всего от характера нагрузки, вызвавшей образование перелома: удар (например, удар бампером движущегося автомобиля) или относительно медленный изгиб (изгиб ноги/руки упавшим твердым предметом — бревном).

При ударе твердым предметом в зоне долома обнаруживались в большем количестве линейные внеостеонные микротрещины (рис. 3). Рисунок 3. Рис. 3. Бедренная кость. Продольный срез. Динамическая нагрузка. Зона долома. Продольная микротрещина (указано стрелками). «Биолам», ув. 192.

У края перелома они были небольших размеров, по мере удаления от плоскости перелома их длина и количество увеличивались. Зона распространения этих трещин составляла до 6-8 см по обе стороны от плоскости перелома.

При целенаправленном микроисследовании сломанной кости и обнаружении в области долома такого признака, как «выкрашивание» компактного вещества, исследование шлифа из этого участка обнаруживает «нежную» сеточку перекрещивающихся микротрещин, которые, воздействуя друг на друга, вызывали локальное разрушение костной ткани — контактное дробление. Такая морфологическая картина свидетельствовала о внешнем ударном воздействии.

В случаях «медленного» изгиба главные микроморфологические отличия обнаруживали при исследовании костных шлифов из области долома. Здесь основную массу микротрещин составляли линейные, косые, вне- и внутриостеонные, чресструктурные микротрещины, образующие «сетку» в виде фигур ромбов (рис. 4). Рисунок 4. Рис. 4. Продольный срез диафиза большеберцовой кости. Статическое нагружение. Множественные косые микротрещины, образующие «сетку». «Биолам», ув. 80.

Такое расположение микротрещин свидетельствует о том, что в процессе формирования перелома в зоне сжатия костной ткани, где преобладают касательные напряжения, возникают косые трещины в результате пластической деформации. Эти трещины теоретически должны располагаться под углами 45° и 135° к сжимающим и растягивающим силам. Они образуют сопряженные системы трещин «скалывания», в верхней части их угол в пределах 35-45° к оси сжатия [3]. Именно такой угол имеют костные гребни, образующиеся в зоне долома. Описанная картина микротрещин характерна для зоны долома и может служить патогномоничным признаком диагностики, располагается на участке шириной 6 см по обе стороны от перелома.

Морфологическая картина микротрещин в зоне первичного разрыва кости и в зоне долома позволяет эксперту дифференцировать вид внешнего воздействия — удар или медленный изгиб, вызвавший перелом.

Изучали участки костей (диафизы локтевых костей, передняя поверхность большеберцовых костей), по которым наносили экспериментальные удары твердыми предметами меньшей плотности, чем кость (деревянные предметы, резиновая дубинка), где макропереломы не возникали. При микроскопическом исследовании костных шлифов всегда обнаруживали микротрещины в поверхностных и средних слоях костной ткани. В одном из практических наблюдений при смертельной закрытой черепно-мозговой травме из области одной из ушибленных ран был выделен фрагмент теменной кости и приготовлен шлиф костной ткани. При непосредственной микроскопии в толще костной ткани обнаружили продольные, поперечные, косые микротрещины. Это позволило установить, кроме ушиба мягких тканей, ушиб костной ткани [7, 8].

Многолетнее изучение микрокартины в области перелома показало, что микротрещины, особенно чресструктурные, проходят через каналы кости: каналы остеонов, каналы Фолькмана, содержащие сосуды и анастомозы, и нарушают систему микроциркуляции в области перелома (рис. 5).

Наложение накостного металлоостеосинтеза с фиксацией вблизи перелома вследствие микродеструкции кости может сопровождаться ослаблением фиксаторов вплоть до образования костных секвестров. Это положение подтверждено при лечении переломов нижней челюсти в докторской диссертации В.И. Семенникова [9].

Повреждения зон роста

Повреждения пластинок возникают у детей и подростков. Пластины является самой слабой областью растущего скелета, они слабее даже, чем соседние связки и сухожилия, которые соединяют кости с другими костями и мышцами. У ребенка в период роста при серьезных травмах суставов, наиболее вероятно,будет повреждение пластин роста, чем связок, отвечающих за стабильность сустава. Травмы, которые могут вызвать растяжение связок у взрослых, могут вызвать повреждение пластин роста у детей.

Повреждения пластин роста происходят при переломах. Они составляют 15 процентов всех детских переломов. Они встречаются в два раза чаще у мальчиков чем, у девочек, и наиболее часто встречаются у 14 — 16-летних мальчиков и 11 — 13-летних девочек. У девочек в более старшей возрастной группе реже встречаются переломы так, как опорно-двигательный аппарат у девочек созревает раньше, чем у мальчиков. В результате у девочек раньше завершается формирование костной ткани и пластинки роста сменяются плотной костной тканью. Примерно половина всех травм пластинок роста происходят в нижней части предплечья ( лучевой кости) или в локте. Эти травмы также часто встречаются в нижней части ноги (голени и малоберцовой кости). Они могут также возникать в верхней части ноги (бедре) или в лодыжке и стопе.

Читайте также: Аппликация из ткани мопс

Причины

Хотя травмы пластинок роста, как правило, связаны с острой травмой ( падение или удар по конечности),повреждение может быть вызвано и хронической травмой, возникающей в результате избыточных частых нагрузок. Например, такие повреждения пластин роста могут возникнуть у спортсменов: гимнастов, легкоатлетов, игроков в бейсбол.

На основании определенных исследований травматизма у детей были получены данные, что повреждения пластин роста возникают в результате падений на детской площадке или со стульев. На такие виды спорта такие, как футбол, легкая атлетика и гимнастика, приходится одна треть всех травм. На другие виды физической активности такие, как езда на велосипеде, катание на санях, катание на лыжах и катание на роликовой доске, приходится одна пятая всех переломов пластин роста. Травмы при езде на автомобиле, мотоцикле, и связанных с ними транспортных происшествиях составляют лишь небольшой процент переломов пластин роста.

Eсли у ребенка после острой травмы или чрезмерной нагрузки возникает боль, которая не исчезает или проходит изменение физической активности или есть локальная болезненность,то в таком случае обязательно необходима консультация врача. Ребенок, ни в коем случае,не должен двигаться через боль. Дети, которые занимаются спортом, часто испытывают некоторый дискомфорт, так как им приходится выполнять новые движения. В некоторых случаях появление определенных неприятных ощущений вполне предсказуемо, но,тем не менее,любая жалоба ребенка заслуживает внимания так,как некоторые травмы при отсутствии адекватного лечения могут приводить к необратимым изменениям и нарушить надлежащий рост костей поврежденной конечности.

Хотя в большинстве случаев травмы пластин роста связаны с травмами во время игры или занятий спортом,тем не менее, возможны и другие причины повреждения зон роста (например, при инфекции костей ),которые могут изменить нормальный рост и развитие костной ткани.

Другие возможные причины травмы пластинок роста

Жестокое обращение с детьми может стать причиной травм костей, особенно у маленьких детей, у которых рост костных тканей только начинается.

Воздействие холода (например, обморожение) может также повредить пластинки роста у детей и в результате чего могут быть короткие пальцы в старшем возрасте или ранее развитие дегенеративного артрита.

Радиационное излучение, которое используется для лечения некоторых видов рака у детей, может привести к повреждению роста пластины. Более того, недавние исследования показали,что и химиотерапия, используемая для лечения онкологических заболеваний у детей, может негативно повлиять на рост костей. Аналогичное действие оказывает и длительное применение стероидов для при лечении ревматоидного артрита.

Наличие у детей определенных неврологических нарушений, которые приводят к сенсорному дефициту или мышечному дисбалансу, повышает риск переломов пластинок роста, особенно в области лодыжки и колена.

Подобные типы травм часто наблюдаются у детей, которые родились с нечувствительностью к боли.

Область зон роста является местом приложения многих наследственных заболеваний, которые влияют на опорно-двигательный аппарат. Наука постепенно изучает гены и мутации генов, участвующих в формировании скелета, роста и развития костной ткани. Со временем эти исследования помогут лечить различные отклонения в нормальном функционировании пластин роста.

Симптомы

• Невозможность продолжать игру из-за болей после острой травмы.
• Снижение способности играть в течение длительного времени из-за постоянной боли после перенесенной травмы.
• Визуально заметная деформация руки или ноги ребенка.
• Сильная боль и невозможность движений после травмы.

Диагностика

После выяснения обстоятельств травмы врач назначает рентгенографию для определения типа перелома и выработки плана лечения. Поскольку зоны роста не имеют такой плотности, как кости, то рентгенография их не визуализирует и они определяются как промежутки ( зазоры) между метафизом и эпифизом длинной трубчатой кости.В связи с плохой визуализацией на рентгенографии зон роста рекомендуется проводить рентгенографию парной конечности для сравнения изображений.

МРТ (магнитно-резонансная томография) позволяет достаточно четко визуализировать изменения в тканях и, поэтому, может быть назначена для диагностики повреждений пластин роста. В некоторых случаях, возможно использование другие диагностических методов, таких как компьютерная томография (КТ) или УЗИ исследование.

Классификация переломов пластин роста (Солтер и Харрис)

Переломы пластин роста делятся на 5 типов:

• Тип I
  Эпифиз полностью отделен от конца кости или метафиза, через глубокий слой пластинки роста. Пластина роста остается прикрепленной к эпифизу. Врачу необходимо провести репозицию при наличии смещения. При этом типе перелома необходима иммобилизация с помощью гипса для полноценной консолидации. Как правило, вероятность полноценного восстановления кости при этом типе перелома очень высокая.
• Тип II
  Это наиболее распространенный тип перелома пластины роста. Эпифиз, вместе с пластиной роста отделяется от метафиза. Как и при типе I,при переломах типа II обычно необходимо проводить репозицию и жесткую фиксацию гипсом.
• Тип III
  Этот тип перелома происходит в редких случаях, как правило, в нижней части голени, в большеберцовой кости. Это происходит, когда перелом проходит полностью через эпифиз и отделяет часть эпифиза и пластинку роста от метафиза. При таких переломах нередко требуется хирургическое восстановление суставной поверхности. Прогноз при таких переломах хороший,если нет нарушения кровоснабжения отделенной части эпифиза и нет выраженных смещений отломков.
• Тип IV
  Этот перелом проходит через эпифиз, через всю пластинку роста и в метафиз.При этом типе перелома необходима хирургическая реконструкция геометрии костей и выравнивание пластинки роста. Если реконструкция не будет проведена качественно, то прогноз при таком тип перелома может быть не очень хорошим. Эта травма встречается,чаще всего,в конце плечевой кости рядом с локтем.
• Тип V
  Это редкий тип травмы,когда происходит дробление конца кости и пластина роста сжимается. Чаще всего,такой тип перелома встречается в колене или лодыжке.Прогноз неблагоприятный, так как преждевременное окостенение зоны роста почти неизбежно.
  Новая классификация, называемая классификация Петерсона различает также перелом типа VI, при котором часть эпифиза, пластина роста, и метафиз отсутствуют. Это обычно происходит при открытых ранах или переломах (травмы при применение сельскохозяйственной техники,снегоходов, газонокосилки или при огнестрельных ранениях). При VI типе перелома обязательно требуется хирургическое вмешательство, и большинстве случаев бывают необходимы поздние реконструктивные или корректирующие операции. Рост костей почти всегда нарушен.

Читайте также: Как правильно ухаживать за вискозой ткань

Лечение

Как правило, лечением травм (за исключением незначительных) занимается врач-травматолог. В некоторых случаях требуется детский ортопед-травматолог так,как травмы у детей нередко имеют свои особенности.

Лечение при переломах зависит от типа перелома.Лечение, которое должно быть начато как можно раньше после травмы и, как правило, представляет собой следующие действия:

• Иммобилизация. На поврежденную конечность накладывается гипс или шина и ограничивают любую деятельность ребенка,которая может оказать давление на травмированную область.
• Репозиция. При наличии смещения отломков необходима ручная репозиция или нередко хирургическая репозиция с фиксацией отломков. Фиксация необходима для нормальной консолидации костной ткани.После проведения репозиции накладывается гипсовая повязка с захватом зоны роста и сустава. Иммобилизация в гипсе необходима в течение от нескольких недель до нескольких месяцев до тех пор, пока не произойдет нормальная консолидация костной ткани.Необходимость в оперативном восстановлении целостности костных структур определяется размерами смещения, наличием опасности повреждения близлежащих сосудов и нервов и возрастом ребенка.
• ЛФК назначается только после завершения регенерации костной ткани. Долгосрочные наблюдения врача необходимы для оценки адекватного роста костной ткани так, как происходит травма зон роста. Поэтому, рекомендуется проведение рентгенографии конечностей с интервалами 3-6 месяцев, в течение 2 лет после перелома зон роста. Некоторые переломы требуют динамического наблюдения до завершения роста ребенка.

Прогноз

Почти в 85 процентов случаев переломов пластинок роста происходит полное заживление без каких-либо последствий.
Нарушение формирования костной ткани при травме пластинки роста возникают в следующих случаях:

• Тяжесть травмы. Если травма вызывает нарушение притока крови к эпифизу,то происходит нарушение роста костной ткани.Также при при смещении, разрушении или компрессии пластинки роста возможно замедление роста костной ткани.Наличие открытой травмы может повлечь за собой риск инфицирования и инфекция может разрушить пластину роста.
• Возраст ребенка. В младшем возрасте повреждение пластин роста может приводить к более серьезным нарушениям в развитии костной ткани так, как необходим большой прирост костей. И поэтому,при переломах в раннем детском возрасте требуется длительное наблюдение врача. В то же время более молодая костная ткань обладает большей регенераторной способностью.
• Локализация переломов зон роста.Например,зоны роста в колене более ответственны за экстенсивный рост костей, чем другие.
• Тип роста перелома пластин — Тип IV и V являются наиболее серьезными.

Лечение зависит от вышеперечисленных факторов, а также опирается на прогноз.

Наиболее частым осложнением перелома пластины роста является преждевременная остановка роста костей. Пораженная кость растет медленнее, чем это было бы без травмы, и в результате конечность может быть короче, чем неповрежденная конечность. Если же повреждена только часть пластинки роста, рост кости может быть в одну сторону и происходит искривление конечности. Травмы зоны роста в колене подвержены наибольшему риску осложнений. Так как нередко травма зоны роста в колене сопровождается повреждением нервов и сосудов, то поэтому травмы зон роста в колене чаще сопровождаются нарушением роста костей и искривлениями конечности.

В настоящее время в ведущих исследовательских клиниках проводятся исследования, изучающие возможности стимуляции регенерации тканей с использованием результатов генной инженерии, что позволит в будущем избежать остановки роста и деформации конечностей после перенесенных травм зон роста.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом